Электронное издание СДМ - Строительные Дорожные Машины и Техника

Кафедра ДСМ МАДИ, ПО Стройтехника


08.01.2017
Мобильный рабочий орган машины для скалывания льда

Ким А.И., Дудкин М.В.  УДК 625.768.5

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева

Рабочий орган машины работает следующим образом. Вращаясь и двигаясь вместе с базовой машиной с определенной скоростью вдоль очищаемой поверхности ударный ротор (рис. 1), представляющий собой конструкцию из дисков 2 и 3, между которыми расположены молотки 1, разрушает снежно-ледяной покров, оставляя нетронутым асфальтобетонное или иное покрытие. При вращении ударного ротора молотки 1 (установленные на оси  6 на посадке с зазором) совершают ударное воздействие на поверхность ледяного или уплотненно-снежного образования, что приводит к разрушению этого образования, за счет превышения прочности льда на сжатие силой инерции молотка, причем силу инерции молотка 1, необходимую для разрушения, получаем за счет вращения массы молотка 1 и угловой скорости движения ударного ротора. При необходимости замены молотка 1, необходимо раскрепить и вынуть ось 6, снять промежуточные втулки 4 и 5, заменить износившиеся молотки 1 на новые, поставить промежуточные втулки 4 и 5, вставить и закрепить ось 6 на место, таким образом, конструкция и процесс ремонта довольно просты. Расположение молотков 1 один возле другого обеспечивает разрушение слоя снежно-ледяного образования по всей ширине тротуара или дороги в несколько проходов. При изменении скорости вращения ударного ротора и скорости перемещения его вдоль очищаемой поверхности регулируется качество и степень очистки.


Рис. 1. Рабочий орган ударного действия:

1 - молоток; 2 - диск внутренний; 3 - диск внешний; 4, 5 - промежуточная втулка; 6 - ось; 7 - втулка; 8, 9 - вал; 10 - корпус; 11 - пластина; 12, 13 - крышка; 14 - шкив; 15 - подшипник; 16, 17 - манжета; 18, 19 - болт; 20 - гайка; 21, 22 - шайба; 23 - шпонка; 24 - шплинт.

Также молоток 1 может иметь различные формы, которые могут быть эффективными при разных условиях снежно-ледяного образования, для которых будет применен рабочий орган ударного действия (плотность, толщина образования и т. д.).

Определение необходимого усилия для разрушения льда проводим исходя из максимальной прочности льда при сжатии.

Геометрические размеры обрабатываемых участков дорожного полотна принимаем из практических соображений: ширина обработки В=500 мм.

Прочность льда при сжатии составляет [σсж]=0,18…0,19 МПа,  поэтому чтобы вычислить геометрические размеры кулачка воспользуемся обратным расчетом, т. е. для достижения необходимого разрушающего усилия, должно выполнятся условие, при котором давление (Р, Па) кулачка на разрушаемый лед должно быть больше или равно прочности льда при сжатии Р >[σсж]. При вычислении примем максимальную прочность льда при сжатии [σсж]=0,2 МПа.

Так как необходимое минимальное давление для разрушения льда равно силе удара молотка, деленной на площадь поверхности соударения:

Рmin= F / A = [σсж] = 0,2 МПа,                                      (1)

где    F - cила удара молотка, Н; А  - площадь поверхности соударения, м2.

Подберем геометрические параметры кулачка с учетом его положения относительно оси вращения ротора, для чего зададимся размерами кулачка [2,3,4]: длина a=65 мм, ширина b=30 мм, толщина δ=20 мм (рис. 2).


Рис. 2. Схема кулачка

Расстояние от центра массы молотка до оси отверстия равно: 

с = (a2+b2) / 3a                           (2)

с = (a2+ b2)/3a = (0,0652+ 0,032)/(3*0,065) = 0,00222 м= 22,2 мм.

Квадрат радиуса инерции молотка относительно его центра массы определяется по формуле:

rc2= (a2+ b2) / 12                         (3)

rc2= (0,0652+ 0,032)/12 = 0,000428 м2 = 4,28 см2.

Радиус инерции  молотка относительно оси его подвеса равен:

       (4)

Расстояние от конца молотка до оси его подвеса равно: 

l = c + 0,5a ;                                 (5)

l = 22,2 + 0,5*65 = 54,7 мм.

Конструктивно принимаем l = 54 мм.

Так как ударный ротор по основным параметрам и функции ударного воздействия схож с ротором молотковой дробилки, а для устойчивой работы молотковой дробилки должно выполняться условие неравенства расстояний от оси подвеса молотка, как до его внешней рабочей кромки, так и до оси ротора. В соответствии с этим принимаем расстояние от оси подвеса молотка до оси ротора равным  R0= 77 мм (рис. 3), т.е. больше расстояния от конца молотка до оси его подвеса (R0>l).


Рис. 3. Схема воздействия кулачка на разрушаемый материал.

Тогда радиус наиболее удаленной от оси ротора точки молотка будет равен:
Rmax= R0+ l ;                                       (6)

Rmax= 77 + 54 =131 мм.

Масса стального кулачка равна:
m = Vm*ρ ;                                                       (7)
m = 0,065*0,03*0,02*7850 = 0,292 кг = 292 г,
где ρ = 7850 кг/м3- плотность стали.

Площадь поверхности соударения:
А = б*b1 ;                                                     (8)
А = 20 * 7 = 0,02 * 0,007 = 0,00014 м2,
где   б=0,02 м (толщина молотка);
b1=0,007 м (принимаем конструктивно).

Сила удара молотка, исходя из Рmin :
F = Рmin * А;                                (9)
F = 0,2 * 0,00014 = 28 Н.
Сила удара молотка с учетом угла удара:
F = Ри*cos30 = m*Rс*ω2*cos30    .                                   (10)

Вычислим угловую скорость вращения ω, 1/с:
ω =(11)
где   Ри - сила инерции молотка, Н;
F - сила удара молотка, (F = 28 Н);
m - масса молотка, кг ;
R с - радиус вращающегося центра тяжести, м.

ω =
Принимаем ω =35 рад/с.

Литература:

1. Баловнев, В.И. Машины для содержания и ремонта городских и автомобильных дорог:  учеб. пособие для вузов / М.А. Беляев [и др.]; под общ. ред. В.И. Баловнева. - 2-е изд., дополн. и перераб. - Москва-Омск: ОАО "Омский дом печати", 2005. - 768 с.

<< Уплотнение горячих асфальтобетонных смесей вибрационными катками с возможностью регулирования вынуждающей силы |

На главную Архив: научные публикации
Кафедра ДСМ МАДИ, ПО «Стройтехника». Copyright 2007 . Смотрите условия использования материалов сайта